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Reconhecimento Facial Baseado em Eigenfaces e na PCA com Múltiplos Thresholds - PowerPoint PPT Presentation


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Universidade de Brasília IE – Departamento de Ciência da Computação. Reconhecimento Facial Baseado em Eigenfaces e na PCA com Múltiplos Thresholds. Por PAULO QUINTILIANO DA SILVA Orientador: Prof. Dr. ANTÔNIO NUNO DE CASTRO SANTA ROSA.

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Presentation Transcript

Universidade de Brasília

IE – Departamento de Ciência da Computação

  • Reconhecimento Facial Baseado em Eigenfaces e na PCA com Múltiplos Thresholds

  • Por

  • PAULO QUINTILIANO DA SILVA

  • Orientador: Prof. Dr. ANTÔNIO NUNO DE CASTRO SANTA ROSA


  • 02


    03


    A idéia de comparação de medidas de Galton é utilizada em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    04


  • Modelo de Reconhecimento Facial, baseado na PCA e nas eigenfaces

  • Projeção da face questionada no espaço de faces

  • O Reconhecimento Facial é determinado pela mínima distância euclideana dentro do threshold de uma classe

  • 05


    BIOMETRIA em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    06


    Biometria em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Definição

    • Histórico

    • Princípio do Threshold

    • O corpo é a própria chave

    • Aplicações

    • Qual sistema de biometria é o melhor?

    07


    • Reconhec. Facial na Psicologia em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Níveis do reconhecimento da face:

      • Reconhecimento em nível de entrada; e

      • Reconhecimento do em nível subordinado

    • O cérebro tem regiões específicas para o Reconhecimento Facial

    08


    • Etapas do Reconhecimento Facial em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Representação Facial

      • Template-based

      • Feature-based

      • Appearance-based

    • Detecção Facial

    • Reconhecimento Facial

    09


    10


    Expressões Faciais em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Iluminação inadequada

    11


    Disfarces em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Escala

    12


    Posição da Face em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    13


    • Técnicas Utilizadas no RFA em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Uso das Características Geométricas da Face

    • Uso de templates

    • Redes Neurais Artificiais

    • Hidden Markov Models

    • Eigenfaces

    14


    Banco de Dados de Faces utilizado para avaliação em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • The Yale Face DataBase

    • 15 classes

    • 11 imagens p/classe: centerlight, withglasses, happy, leftlight, noglasses, normal, rightlight, sad, sleepy, surprised e wink

    15


    Banco de Dados de Faces em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    16


    • Modelo Proposto para o Reconhe- cimento Facial Automático em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Baseia-se na PCA e nas eigenfaces,autovalores e autovetores.

    • projeção da face questionada no espaço das eigenfaces.

    • Encontra a distância euclideana mínima dentro do threshold de uma classe

    17


    Implementação em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Linguagem Matlab, versão 5.0

    • 10 mil linhas de fonte

    • Todas as imagens são submetidas aos algoritmos

    • Compaq Presario 5170, PII-350 MHz, 128 MB RAM

    • 30 minutos para a execução

    18


    Detecção Facial utilizada em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Grande intervenção Manual

    19


    Autovalores  de W

    Autovetores de W

    Para

    20


    • Calcula-se a Face Média

    21


    Face Média em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    22


    23 em pesquisas atuais na Ciência da Computação


    • Novo conjunto de imagens, “ em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoO Espaço ”, obtido da diferença entre as imagens originais e a face média.

    24


    Montagem da matriz A em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    1

    2

    3

    4

    M

    25


    Montagem da matriz C em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    1

    2

    3

    4

    26


    Montagem da matriz L em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    1

    2

    3

    4

    M

    27


    Montagem da matriz V em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Autovetores da matriz L

    28


    Montagem da matriz U em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Autovetores da matriz C

    29


    Cálculo dos em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoAutovetores de C

    30


    Cálculo dos Autovetores de C em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    31


    Cálculo dos em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoAutovetores de C

    Sejam

    e

    Será mostrado que

    é verdadeira.

    32


    Cálculo dos em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoAutovetores de C

    Colocando-se em evidência os escalares d, teremos:

    Logo:

    33


    Treinamento do modelo de RF em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Imagens usadas: withglasses, happy, noglasses e sleepy.

    34


    Representação das faces a partir das em pesquisas atuais na Ciência da Computaçãoeigenfaces

    2, 5, 10, 20, 30 e 50 maiores autovalores.

    Autovalores de 2, de 5, de 10, de 20, de 30 e de 50 até 128.

    35


    Reconhecimento de faces a partir das eigenfaces em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Cálculo da distância euclideana

    36


    Cálculos dos em pesquisas atuais na Ciência da Computaçãothresholds

    • Foram usados fatores k de 1 a 10

    • Uso dos autovetores com os maiores autovalores

    • Corte hard. Usando-se apenas os 5, 10, 20, 30 e 50 maiores autovalores

    37


    Tabela dos em pesquisas atuais na Ciência da Computaçãothresholds

    Ob.: Valores divididos por 1.0e+015

    38


    Resultados Obtidos em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Uso das 120 imagens bem iluminadas

    39


    Resultados Obtidos em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Uso de todas as 165 imagens

    40


    Técnicas de Simetrização em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • Melhora as condições de iluminação e a performance do algoritmo

    • Pode também ser usado em:

    • Imagens de faces semi-oclusas

    • Imagens de faces em perfil

    41


    Técnicas de Simetrização em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Simples

    (>=2/3)

    Média com a inversa

    (< 2/3)

    42


    Resultados da aplicação da Simetrização em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Ob.: Valores divididos por 1.0e+015

    43


    Resultados Obtidos em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Uso das 45 imagens com problemas de iluminação

    44


    Expansão das em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoEigenfaces em Eigenmouth e Eigennose

    45


    Expansão das em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoEigenfaces em Eigenmouth e Eigennose

    46


    Expansão das em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoEigenfaces em Eigeneyes (um olho)

    47


    Expansão das em pesquisas atuais na Ciência da ComputaçãoEigenfaces em Eigeneyes (dois olhos)

    48


    N. Auto-vetores em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Erros

    Acertos

    1º lugar

    Acertos

    1º e 2º

    Acertos

    1º 2º 3º

    05

    17,50%

    50,00%

    75,00%

    82,50%

    10

    13,33%

    62,50%

    83,33%

    86,67%

    20

    14,16%

    65,00%

    83,33%

    85,83%

    30

    13,33%

    66,67%

    80,00%

    86,67%

    50

    15,00%

    69,17%

    80,83%

    85,00%

    Resultados Obtidos

    Eigenmouth e eigennose (120 imagens)

    49


    N. Auto-vetores em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    Erros

    Acertos

    1º lugar

    Acertos

    1º e 2º

    Acertos

    1º 2º 3º

    05

    17,50%

    35,00%

    59,16%

    77,33%

    10

    13,33%

    50,83%

    68,33%

    84,17%

    20

    14,16%

    66,66%

    77,50%

    83,33%

    30

    13,33%

    74,17%

    80,00%

    84,17%

    50

    15,00%

    80,83%

    86,66%

    87,50%

    Resultados Obtidos

    Eigeneye esquerdo (120 imagens)

    50


    • Conclusão em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • O modelo é robusto no tratamento de imagens de faces bem iluminadas e com expressões faciais diversas

    • Dispensa considerações da geometria da face e distância entre os órgãos faciais

    • É sensível no tratamento de imagens obtidas em condições não controladas

    • Simetrização e Eigenfeatures

    51


    Publicações em Congressos e Periódicos Internacionais em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • “Pratical Procedures to Improve Face Recognition Based on Eigenfaces and Principal Component Analysis” (5 páginas) - Proceedings of 5th PRIA - Rússia, 2000

    • “Face Recognition Based on Eigenfaces and Symmetryzation” (17 páginas) - Periódico internacional PATTERN RECOGNITION AND IMAGE ANALYSIS - Rússia, 2001

    52


    Apresentação de Artigos em Congressos Internacionais em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • “Face Recognition Based on Eigenfaces with Multiple Thresholds” (8 páginas) - SPIE, San Jose/EUA, janeiro/2001

    • “Face Recognition Based on Eigeneyes, Eigennose, Eigenmouth and Eigenfaces” (9 páginas) - EVOIASP2001, Milan/Itália, abril/2001

    53


    Apresentação de Artigos em Congressos Internacionais em pesquisas atuais na Ciência da Computação

    • “Face Recognition Working with Half-Occluded Face Images Based on Eigenmouth, Eigennose and Eigeneyes with Multiple Thresholds” - Boston/EUA, outubro/2001

    54


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